广东韶关电网鸟害跳闸故障统计分析及防护

唐子峰，袁 翔，廖志雄，叶宝安，王 蓉，吴珍琪

（1.广东电网韶关供电局，广东韶关512026；2.武汉康普常青软件技术股份有限公司，武汉430073）

0 引言

随着经济的发展和电网的快速建设，输电线路架设的越来越稠密，跨越的地理环境越来越复杂。随着中国生态保护、退耕还林政策的逐年推进，鸟类数量增长、活动频繁，鸟类侵扰架空输电线路设施的现象有增长趋势，由此造成的损失也越来越大，电力系统的安全运行与鸟类活动的矛盾日渐凸出[1-2]。统计表明，输电线路鸟害故障成为仅次于雷击和外力破坏的第三大故障原因[3-4]，且近年来呈逐渐上升趋势。研究表明，输电线路鸟害故障类型主要分为：鸟粪、鸟巢、鸟类捕食、鸟体短接等4种类型[5-7]。本文对广东韶关电网2003—2016年鸟害故障进行统计分析，分别从电压等级、鸟害类型、故障时间、鸟害故障占比等多维度对比分析，研究鸟害故障的分布规律，以期为广东地区的架空输电线路防鸟害工作提供参考，研究结果对确保输电线路的安全运行有重要意义。

1 输电线路鸟害故障机理

中国是输电线路鸟害故障频繁发生的国家之一，特别是某些地区，鸟害已成为线路跳闸的主要故障原因之一[8]。按鸟害故障的形成原因和机理，可将鸟害故障主要分为鸟粪故障、鸟巢故障、鸟类捕食、鸟体短接4种类型[9]。

1）鸟粪闪络故障：鸟类飞行需要大量的能量，其食量大、代谢快，在飞行途中或栖息时随时可能产生排便行为。鸟粪闪络的机理是由于鸟粪含水量高、杂质多、电解质较高等特点，当其出现在高压输电线路导体之间时很容易破坏周围电场，导致空气或绝缘子击穿发生闪络[10]。研究发现，鸟粪闪络主要可分为两种形式：一是鸟粪在绝缘子上日积月累达到一定程度，在遇到潮湿天气时就有可能发生闪络故障，此种类型多发生在鸟类在塔上横担筑巢、产卵、休息、打斗等活动时；二是大型鸟类在空中或塔线上排便，鸟粪在下落过程中产生拉长，绝缘子串周围的空气间隙在鸟粪下落的过程的变化畸变了周围电场，导致绝缘子串直接或部分短接发生闪络放电。

2）鸟巢故障：鸟巢故障主要与树栖鸟类繁育期在输电线塔上筑巢有关[11]。在筑巢期间，亲鸟经常会叼衔树枝、柴草、铁丝等物，不停地在输电线上空或导线之间穿行，柴草或铁丝等掉落在横担绝缘子与导线附近造成闪络故障。而且大风阴雨天气时，鸟巢材料被风吹落在横担绝缘子附近也会造成闪络跳闸故障。

3）鸟类捕食故障：肉食类鸟类捕食小动物，口叼动物肢体在横担上进食或穿越导线碰触绝缘子等使得相间或相对地有效绝缘距离减少可能会引起闪络跳闸故障，或者由于鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套造成闪络跳闸等[12]。

4）鸟体短接故障：体型较大的鸟类如鹭类、鹤类，其翼展较大，在输电线路导线和塔间飞行时展开的鸟体会使相间或相对地的有效绝缘距离降低，从而发生相间闪络或单相接地故障[13]。

2 韶关电网鸟害故障统计分析

韶关位于广东省最北部，位于东经112°50′～114°45′，北纬23°57′～25°31′之间，属于亚热带季风气候，地处南岭南坡，多山多水，动植物资源丰富。优越的自然资源为不同类型的鸟类提供了觅食、筑巢、隐蔽、繁殖的良好场所。据统计，仅2015—2016年韶关供电局所辖35 kV及以上电网共发生鸟害故障15起，占年跳闸故障率13.27%，且呈逐年增加趋势，可见鸟害故障已成威胁韶关电网安全稳定运行的主要因素之一。本文根据韶关电网统计的2003—2016年35 kV～500 kV输电线路跳闸故障数据进行统计分析，重点对鸟害故障数据进行详细的特征分析，研究鸟害故障特点。

2.1 输电线路跳闸故障分类统计与分析

2003—2016年期间，韶关电网35 kV及以上线路共计发生故障跳闸657次，其中鸟害故障60起，年平均鸟害故障率9.13%。2003—2016年韶关电网跳闸故障数类别统计见表1。

表1 2003—2016年35 kV及以上线路跳闸分类统计Table 1 35 kV and above line trip classification statistics for 2003—2016

图1为韶关地区2003—2016年期间不同故障类型的年平均占比分布图。

图1 该地区不同故障类型年均比例分布Fig.1 Distribution of annual average proportion of different fault types in this area

从图中可以看到该地区雷击故障跳闸率最高达到66.51%，但鸟害故障成为仅次于雷击灾害的输电线路跳闸第二大原因，其鸟害年均故障率高达9.13%。可以说鸟害故障对该地区的电网运行危害极大，必须予以重视。根据表1绘得该地区2003—2016年鸟害故障逐年分布趋势图见图2。

图2 鸟害故障逐年分布趋势图Fig.2 Bird damage yearly distribution trend chart

由图2可看出，该地区从2003年到2016年期间鸟害故障整体呈增长趋势，特别是2012—2013、2015—2016年无论是鸟害故障跳闸总数还是所占比例均较高，其中2013年和2015年鸟害故障占比分别高达18.92%和18.75%，因此可以说韶关电网防鸟害工作相当严峻。但从图中可以看到2014年是个特例，鸟害故障在总数和占比上均较低，这是因为2014年广东省气候与常年相比平均降雨量比常年偏少7.6%，全省平均高温日数为31.5天，较常年偏多14天，可以说2014年广东省属于一般偏差气候年景[14]。此气候非常不适合鸟类活动，因此造成2014年鸟害故障率呈明显下降趋势。可认为气候环境是影响输电线路鸟害故障的重大因素之一。

2.2 鸟害故障类型统计分析

笔者根据鸟害故障机理将鸟害故障类型分为鸟粪故障、鸟巢故障、鸟类捕食故障和鸟体短接故障4个大类，统计了2003—2016年鸟害故障类型分布数据见表2。

从表2可看出，该地区鸟害故障类型中鸟粪故障总计发生22次，鸟巢故障总计发生28次，鸟类捕食故障总计发生7次，鸟体短接故障总计发生3次，可以看到鸟粪故障和鸟巢故障占鸟害故障中的绝大多数。根据表2统计了该地区2003—2016年鸟害故障类型累计分布比例图见图3。

从图3中可看出，该地区鸟巢故障是鸟害故障中的主要故障类型，其占比高达46.67%；其次是鸟粪故障，其故障占比达36.66%。统计发现，仅鸟巢故障和鸟粪故障两类占鸟害故障比例为83.33%，可见鸟巢和鸟粪是鸟害故障的主要原因。鸟体短接故障类型发生概率最小，此类故障多在体型较大的鸟类出现，且可从线路设计上进行改善。调研发现，一般情况下鸟粪故障为鸟害故障的主要类型，但韶关地区比较特殊，其鸟巢故障反而是主要故障类型，这是因为该地区水系丰富，稻田、河流、湖泊、鱼塘等密布，韶关地处两省交界，远离人类活动比较集中的城市和乡镇，非常适合鸟类栖息繁殖，而附近又无高大的树木，因此鸟类多选择在输电线路杆塔上筑巢。另一方面该地区多采用防污型绝缘子也相对较少了鸟粪故障跳闸次数。

表2 2003—2016年鸟害故障类型统计Table 2 2003—2016 bird fault type statistics

图3 该地区累计鸟害故障类型比例分布Fig.3 The proportion of birds in the region cumulative fault distribution

2.3 鸟害故障电压等级特征分析

笔者对2003—2016年该地区鸟害故障按电压等级分布统计，统计数据分为35 kV、110 kV、220 kV、500 kV，其分布见图4。

从图4可看出，韶关电网鸟害故障主要集中在110 kV和220 kV线路，其中35 kV发生0次，110 kV发生48次，220 kV发生11次，500 kV线路发生1次。这是因为110 kV和220 kV线路绝缘距离相对较小，且杆塔高度与大树相当，很容易吸引鸟类来此栖息、筑巢，从而引起鸟粪和鸟巢等闪络故障发生。35 kV线路多在城区等人类活动密集区域，因此鸟类故障较少；500 kV线路在安全设计上绝缘强度要求较高，一般的鸟类活动很难对其构成威胁。

图4 35～500 kV线路每年鸟害跳闸数分布Fig.4 Distribution of the number of bird fault tripped in 35～500 kV lines

2.4 鸟害故障季节特征分析

统计了2003—2016年鸟害故障发生在1—12月逐月的累计发生次数，见图5。从图中可以看到3—7月为该地区鸟害故障高发期，占总鸟害故障率70%，特别是7月份发生次数最多，达到15次，占25%。这是因为3—7月份为鸟类集中繁殖产卵期，大量鸟类在塔上筑巢、栖息，再加上广东地区该段时期正处于“梅雨季”，遇到刮风下雨等潮湿天气造成鸟害故障极易多发。

图5 鸟害故障月份统计Fig.5 Bird fault statistics of the month

2.5 鸟害故障时间特征分析

图6统计了60起鸟害故障在0—24时的不同时段发生的跳闸次数分布情况。

从图中可看出，鸟害故障发生的高峰时段是早上6—8时，达到16次之多，占全天的26.67%，这是因为鸟类早间觅食时间集中在6—8时，期间多在塔上进食、排泄、嬉戏、喂哺等，因此6—8时是鸟害故障的高发时段。另外10—18时也是鸟害故障的主要发生时段，占比全天的51.67%，这是因为10—18时期间鸟类多处于栖息阶段，其排泄具有随机性，可以看到其分布也相对均匀，另一方面，白天光线好，鸟类在进食完毕后会开始筑巢行为，鸟巢材料极易掉落在横担绝缘子处造成闪络跳闸。

图6 不同时间段鸟害故障次数统计Fig.6 birds at different times the number of fault statistics

3 鸟害故障防治措施

3.1 开展鸟类活动规律研究

对该地区鸟种分布、迁徙路径、筑巢特点、生活习性等进行研究，持续观测统计鸟害故障数据，研究其故障规律，安排巡视人员重点巡视鸟害故障多发区域，对重点杆塔进行针对性地防鸟害措施改造，有针对性地安装防鸟刺、防鸟挡板等防鸟器。加强输电线路及其沿线3 km范围巡视，建立涉鸟故障信息库。

3.2 绘制鸟害风险分布图

根据区域内历年鸟害故障数据，结合区域电子地图，综合考虑地理环境、气候特点、鸟类种类、鸟害故障特征、电压等级等因素，建立合适的模型和权重系数，计算绘制区域鸟害风险分布图，按照风险等级由高到低分布。划分重点区段，指导新建线路时杆塔设计以及绝缘子类型等参数选择，尽量避开或提高线路防鸟害等级。

3.3 加强生态环境治理

为从根本上解决鸟害问题，还是宜“疏”不宜“堵”，需加强生态保护与环境治理。由于高大树木的砍伐以及城市的扩张，鸟类的栖息环境变得越来越恶劣，鸟害故障的防治不能仅以毁巢覆卵、消灭鸟类为主要手段，根本上应从环境入手，为鸟类提供更多的适合栖息的环境。

4 结论

1）广东韶关电网鸟害故障发生率为年均9.13%，鸟害故障成为该地区仅次于雷击灾害的输电线路跳闸第二大原因。

2）鸟害故障具有气候特征、季节特征、时间段特征、电压等级特征等，韶关地区每年的3—7月份、每天的6—8时、110 kV和220 kV线路鸟害故障发生概率较高。

3）鸟害故障已成威胁该地区电网安全稳定运行的主要原因，建议加强电网巡检力度，研究鸟类活动规律、绘制鸟害风险分布图，制定针对性的防鸟害措施。

参考文献：

[1]王少华，叶自强.架空输电线路鸟害故障及其防治技术措施[J].高压电器，2011，47（2）：61-67．WANG Shaohua，YE Ziqiang.Analysis of bird damage ac⁃cidents on overhead transmission lines and prevention techniques[J].HighVoltageApparatus，2011，47（2）:61-67.

[2]李长看，卢明.河南输电线路涉鸟故障分布特征及分级研究[J].高压电器，2015，51（12）：48-54．LI Changkan，LU Ming.Distribution characteristics and classification of bird fault in Henan transmission line[J].High Voltage Apparatus，2015，51（12）:48-54.

[3]李长看，卢明，庞锴，等.高压架空输电线路涉鸟故障主要鸟种研究[J].电瓷避雷器，2016（3）：1-10．LI Changkan，LU Ming，PANG Kai，et al.The study of main birds spieces caused fault in the high voltage over⁃head transmission line[J].Insulators and Surge Arresters，2016（3）:1-10.

[4]卢明，谈发力，何正浩，等.110kV输电线路鸟粪闪络机理研究[J].电瓷避雷器，2015（6）：1-7．LU Ming，TAN Fali，HE Zhenghao，et al.Research on the mechanism of guano flashover in 110kV transmission lines[J].Insulators and Surge Arresters，2015（6）:1-7.

[5]李功新.输电线路驱鸟器的研制[J].电网技术，2006，30（3）：94-97．LI Gongxin.Development of a bird-driving device for transmission lines[J].Power System Technology，2006，30（3）:94-97.

[6]付学文，魏智娟.内蒙古地区500 kV输电线路鸟害故障分析及防范措施[J].内蒙古电力技术，2011，29（1）：11-14．FU Xuewen，WEI Zhijuan.Analysis and precautionary measure on bird damage to 500 kV power transmission lines in Inner Mongolia[J].Inner Mongolia Electric Power，2011，29（1）:11-14.

[7]丁薇，周仿荣，黄修乾，等.云南电网输电线路鸟害跳闸分析[J].云南电力技术，2015，43（5）：29-31．DING Wei，ZHOU Fangrong，HUANG Xiuqian，et al.Analysis and operation suggestions on birds trouble trip for Yunnan power grid transmission line[J].Yunnan Electric Power，2015，43（5）:29-31.

[8]赵靓雯.架空电力线路鸟害分析与预防[J].电网与清洁能源，2008，24（12）：57-60．ZHAO Jingwen.Analysis and precaution of bird damage overhead power circuit[J].Power System and Clean Enger⁃gy，2008，24（12）:57-60.

[9]余雷，李胜利.输电线路鸟害规律分析及防治对策[J].湖北电力，2004，28（4）：57-58．YU Lei，LI Shengli.Analysis of the regulation of birdtrouble on transmission line and its countermeasure[J].Hu⁃bei Electric Power，2004，28（4）:57-58.

[10]王峰，黄福勇，曾昊，等.湖南省输电线路鸟害障碍分析及防治[J].高压电器，2011，47（10）：97-101，105．WANG Feng，HUANG Fuyong，ZENG Hao，et al.Analy⁃sis and prevention of bird hazard barriers on transmission line in Hunan province[J].High Voltage Apparatus，2011，47（10）:97-101，105.

[11]巢亚锋，徐志强，岳一石，等.湖南输电线路鸟害故障特征分析及防范措施[J].高电压技术，2016，42（12）：3853-3860．CHAO Yafeng，XU Zhiqiang，YUE Yidan，et al.Charac⁃teristics analysis and prevention countermeasures of birdcaused damages for overhead transmission lines in Hunan power grid[J].High Voltage Engineering，2016，42（12）:3853-3860.

[12]付豪，张东，绳飞，等.防鸟挡板在110 kV输电线路上防鸟害的应用研究[J].电瓷避雷器，2016（4）：31-37．FU Hao，ZHANG Dong，SHENG Fei，et al.Application of Anti-Bird baffle on 110 kV transmission line to prevent bird hazard[J].Insulators and Surge Arresters，2016（4）:31-37.

[13]武国亮，白瑾，狄晓东.山西电网输电线路鸟害故障分析及防范措施[J].山西电力，2012（6）：32-34．WU Guoliang，BAI Jin，DI Xiaodong.Fault analysis and countermeasures of the bird-caused damages on transmis⁃sion line in Shanxi[J].Shanxi Electric Power，2012（6）:32-34.

[14]伍红雨，郑璟，刘蔚琴，等.2014年广东省气候概况[J].广东气象，2015，37（3）：1-5．WU Hongyu，ZHENG Jing，LIU Weiqin，et al.Climate characteristics of Guangdong province in 2014[J].Guang⁃dong Meteorology，2015，37（3）:1-5.